Mess- und Kontrolltechnik

UGT-Mess- und Steuertechnick für Lysimeteranlagen

Um das volle Potenzial unserer Lysimeter für eine umfassende und genaue Datenerfassung nutzbar zu machen, haben wir auch die dafür nötige Mess- und Steuertechnik entwickelt.  
Grundlage der Wasserhaushaltsbetrachtung ist die Wägung des Lysimeters. Diese wird über das Präzisions-Wägesystem von UGT mit  Wägemonitor realisiert. Selbst geringste Wasseraufnahmen, wie etwa Tau oder Reif auf der Vegetation können damit aufgezeichnet werden. Die Menge des abfließenden Wassers am Lysimeterboden, sowie die Menge der durch Saugkerzen gewonnenen Wasserproben wird über auf den zu erwartenden Durchfluss abgestimmte Kippzähler ermittelt. Mit unseren Saugsondenanlagen können Wasserproben aus beliebigen Tiefen sowohl zeit-, als auch tensionsgesteuert entnommen werden.
Für die Messung von Bodenfeuchte, Saugspannung und Temperatur in beliebigen Tiefen stellt UGT ein breites Repertoire an leistungsfähiger Sensorik bereit, welche in den Kapiteln „Tensiometer“, „Bodenfeuchte Messgeräte“ und „Temperatursensoren“ dieses Kataloges umfassend vorgestellt wird.
Die UGT-Datenlogger (siehe Kapitel „Datenerfassung und Energieversorgung“) sind so ausgelegt, dass diese hohe Bandbreite an Sensoren auch in großer Stückzahl einfach angeschlossen und verwaltet werden kann.
Weiterhin bleibt auch nach dem Stechen des Bodenmonolithen das Ziel möglichst ungestörter, naturnaher Bedingungen erhalten. An dem vom Boden getrennten Monolithen müssen die Randbedingungen entsprechend der Umgebung oder wahlweise entsprechend angestrebter Szenarien kontrolliert und gesteuert werden.
In der Regel betrifft dies vor allem die Temperatur und die Saugspannung an der Unterseite des Lysimeters, da die Oberfläche den gleichen klimatischen Bedingungen wie die Umgebung ausgesetzt ist. Eine Ausnahme bildet hier die Steuerung nach gezielten Szenarien zum Beispiel in Trockenstressversuchen oder Vergleichsmessungen.
Für die Temperatursteuerung am Lysimeterboden bietet UGT einen Wärmetauscher an, der die Temperatur des umgebenden Bodens direkt an den Lysimeterboden überträgt. Da dieser Wärmetauscher dauerhaft laufen muss, sollte eine Anbindung an das örtliche Stromnetz möglich sein. Mit einem Heiz- oder Kühlsystem kann die Temperatur auch unabhängig von der umgebenden Bodentemperatur gesteuert werden, etwa für Klimaversuche.
Die Saugspannung des umgebenden Bodens wird mit Tensiometern erfasst und anschließend mittels eines Pumpensystems über Keramikkerzen auf den unteren Rand des Bodenmonolithen übertragen. Auch hier besteht die Möglichkeit die Steuerung unabhängig von den Umgebungsbedingungen szenariogerecht durchzuführen.
PE-HD-Lysimeterstationen können aufgrund ihrer Wasserdichtheit auch im Grundwasser stehen. Für diesen Sonderfall kann der umgebende Wasserstand direkt über ein Druckausgleichssystem mit Filter in das Lysimetergefäß übertragen werden. Soll anstehendes Grundwasser in einem grundwasserfernen Lysimeter simuliert werden, so kann dieses auch künstlich eingestaut werden. Auf Wunsch auch in Anlehnung an die Werte entfernter Grundwasserpegel, die über ein Funkmodem an die Steuereinheit im Lysimeter übertragen werden.

 

 

 

Digitaler Wägemonitor - UGT WM 100

Die Wägung der Lysimeter wird bei UGT mit je drei Präzisions-Scherstab-Wägezellen der Genauigkeitsklasse C3 / C6 und je einem digitalen Wägemonitor UGT WM 100 mit großem graphikfähigem LCD-Display realisiert. Als sicheres Auflager der Wägetechnik dienen als Rohrgestell konstruierte Edelstahltraversen auf B15 Betonsockeln. Dieses sogenannte Lastdreieck garantiert eine stabile und exakt ausgerichtete Installation der Wägezellen als Grundlage für eine präzise Messung. Die Installation der Wägezellen erfolgt durch Nutzung einer Einbauhilfe mit Schwingmetallfuß moment- und querkraftfrei. Der Einsatz der Schwingmetallfüsse ermöglicht  eine mechanische Flexibilität der Krafteinleitung in die Waage. Spannungen zwischen den Wägezellen etwa durch Temperaturschwankungen, Durchbiegung und Vibrationen, die zu erheblichen Messfehlern führen würden, werden somit verhindert.

Zusätzlich zur zentralen Datenerfassung ermöglicht der neue Wägemonitor die direkte Kommunikation mit dem angeschlossenen Lysimeter. Im Lysimetermodus können außer wägetechnischen Einstellungen und Messintervall-Veränderungen auch die Messkurven des Masseverlaufes aus zurückliegenden Messperioden graphisch dargestellt werden. Unregelmäßigkeiten sind so direkt bei der Inspektion am Lysimeter erkennbar.

 

 

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